1、图像处理与传输图像处理与传输主讲：朱虹图像处理与传输图像处理与传输电话：82312168办公室：教5楼423（416）网址：http:/Email:第一章第一章 导论导论一、研究背景：地球数字化带来的任务，一方面地球数字化带来的任务，一方面要求处理对象的数字化，一方面要求要求处理对象的数字化，一方面要求处理时的直观性。因此给我们带来了处理时的直观性。因此给我们带来了许多的研究课题和研究方向。许多的研究课题和研究方向。第一章第一章 导论导论二、我们有什么可做的以及我们可以做什么二、我们有什么可做的以及我们可以做什么 其实，这个问题不是老师一个人可其实，这个问题不是老师一个人可以回答的问题，我们可
2、以通过以下的几以回答的问题，我们可以通过以下的几个例子来进行思考和讨论。个例子来进行思考和讨论。1.1.火车识别系统火车识别系统 系统概况：对开过来的一列货车，判别系统概况：对开过来的一列货车，判别是否挂有棚车，如果有，棚车的车门是是否挂有棚车，如果有，棚车的车门是否关闭并上锁（铅封）否关闭并上锁（铅封）9696毕业生的课题毕业生的课题2.2.二维条码身份证系统二维条码身份证系统 系统概况：给身份证一种防伪的手段，要系统概况：给身份证一种防伪的手段，要求伪造困难，识别可靠。还有一点就是实求伪造困难，识别可靠。还有一点就是实现方便，成本低。现方便，成本低。主要技术：主要技术：二维条码的编码与解码
3、二维条码的编码与解码 图像压缩，图像识别图像压缩，图像识别20002000级挑战杯课题级挑战杯课题3.3.视频跟踪系统目标的跟踪 要求对所判定的目标可以进行快速的跟踪，要求镜头随目标的移动而跟踪移动。在目标特征发生变化时，仍旧可以锁定目标。9999级毕业设计课题级毕业设计课题人物跟踪人物跟踪小车跟踪小车跟踪4.4.弱可视环境下的弱可视环境下的图像清晰化图像清晰化 该项技术是为了解决对在很微弱该项技术是为了解决对在很微弱的情况下获取的图像进行处理，获得的情况下获取的图像进行处理，获得现场的某些细节信息。现场的某些细节信息。9898级挑战杯课题级挑战杯课题5.大雾天气下的图像清晰化20012001
4、级研究生课题级研究生课题大雾天气下的景物清晰化6.6.三维彩色三维彩色CTCT技术技术o CT是目前使用非常广泛的医学影像技术，是目前使用非常广泛的医学影像技术，该技术可以很大程度地辅助医生进行科学该技术可以很大程度地辅助医生进行科学的手段。的手段。o 为了提高早期诊断率，影像的处理成为非为了提高早期诊断率，影像的处理成为非常重要的课题。常重要的课题。20042004年挑战杯课题年挑战杯课题获获20052005年西安市大学生软件竞赛金奖，陕西省挑战杯二等奖年西安市大学生软件竞赛金奖，陕西省挑战杯二等奖彩色彩色CTCT系统系统多窗伪彩色增强多窗伪彩色增强彩色彩色CTCT系统系统多器官三维成像多器
5、官三维成像彩色彩色CTCT系统系统单器官伪彩显示单器官伪彩显示多器官伪彩显示多器官伪彩显示7.7.印章的真伪鉴别印章的真伪鉴别o 印章的真伪鉴别难点是：印章的真伪鉴别难点是：相同印章所加盖的印鉴是不同的；相同印章所加盖的印鉴是不同的；伪造技术高，导致逼真程度高；伪造技术高，导致逼真程度高；印鉴加盖在有底纹的凭单或文件上。印鉴加盖在有底纹的凭单或文件上。20042004年挑战杯课题年挑战杯课题获获20052005年西安市大学生软件竞赛银奖，陕西省挑战杯一等奖年西安市大学生软件竞赛银奖，陕西省挑战杯一等奖印章真伪鉴别系统印章真伪鉴别系统 为提高系统可靠为提高系统可靠性，引入了性，引入了“安安全度全
6、度”的概念的概念印章真伪鉴别系统印章真伪鉴别系统不同颜色的底纹和不同形状的印章不同颜色的底纹和不同形状的印章印章真伪鉴别系统印章真伪鉴别系统不同的印鉴加盖质量不同的印鉴加盖质量8.8.印刷缺陷检测系统印刷缺陷检测系统：自动分幅自动分幅印刷缺陷检测系统印刷缺陷检测系统色偏色偏标准标准色偏检测色偏检测印刷缺陷检测系统印刷缺陷检测系统刀丝刀丝标准标准刀丝检测刀丝检测印刷缺陷检测系统印刷缺陷检测系统标准印刷不实印刷不实检测印刷不实检测印刷缺陷检测系统印刷缺陷检测系统污点污点标准标准污点检测污点检测目标：当目标经过检测点时可实时检测其装载状态目标：当目标经过检测点时可实时检测其装载状态铅封铅封货车安全状
7、态自动识别系统货车安全状态自动识别系统安装现场安装现场货车安全状态自动识别系统图像采集用的光电开关图像采集用的光电开关货车安全状态自动识别系统图像采集并最终判断车门的开闭左摄像头右摄像头半个车厢长度半个车厢长度货车安全状态自动识别系统车车门为关闭状态门为关闭状态货车安全状态自动识别系统车车门为开启状态门为开启状态证件照片的获取防伪认证防伪认证低照度下的景物清晰化CMOS图像噪声滤除技术以手机上的摄像头为代表的CMOS器件，在低照度（如室内）光线较暗之处所拍摄的画面有明显的噪声。三、图像处理的主要研究方向三、图像处理的主要研究方向1.图像的数字化图像的数字化 6.图像的隐藏图像的隐藏2.图像增强
8、与清晰化图像增强与清晰化 7.图像的编码图像的编码3.图像的几何变换图像的几何变换 8.图像的三维重建图像的三维重建4.图像的融合图像的融合 9.图像的识别图像的识别5.图像的检索图像的检索 10.图像的修补图像的修补运动模糊图像的清晰化运动模糊图像的清晰化散焦模糊图像的清晰化散焦模糊图像的清晰化图像增强示意图图像的几何畸变校正图像的几何畸变校正 图像的融合图像的融合 变景深图像的拼接图像的融合图像的融合远、近景聚焦融合商标检索待待检检商商标标检索结果检索结果检索结果按照相似度的大小检索结果按照相似度的大小进行排列进行排列基于单张侧面人脸照片的虚拟三维人脸(a)小角度侧面照片 (b)生成的三维
9、虚拟人脸基于单张侧面人脸照片的虚拟三维人脸(a)大角度侧面照片 (b)生成的三维虚拟人脸基于单张侧面人脸照片的虚拟三维人脸(a)大角度侧面照片 (b)生成的三维虚拟人脸基于两张正交人脸照片的虚拟三维人脸(a)侧面人脸 (b)正面人脸 (c)正面特征点调整 (d)侧面特征点调整基于两张正交人脸照片的虚拟三维人脸三维模型的多视角显示肾组织切片图像的处理与识别 通过图像分割技术，获得肾小球区域的边界（闭合），最终对所提取出的肾小球内部的细胞核进行定性与定量分析细菌自动检测分析结果：单细菌个，聚团细菌个结果：单细菌个，聚团细菌个 可自动对显微镜下的细菌进行检测与统计，可以抵抗染色以及杂质的影响照片划痕
10、的修补照片中特定物体的去除四、四、图像图像的概念的概念 图像是对客观存在的物体的一种图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示。上是适当的表示。1.1.图像的类型图像的类型物体物体图像图像数学数学函数函数不可见的不可见的物理图像物理图像可见的图像可见的图像光图像光图像照片、照片、图、画图、画2 2维条码维条码2.数字图像 数字图像数字图像是图像的数字表示，像素是图像的数字表示，像素是其最小的单位。是其最小的单位。数字图像的描述有：数字图像的描述有：1 1）无彩色图像）
11、无彩色图像 2 2）彩色图像）彩色图像3.3.数字图像处理数字图像处理 1 1）将一幅图像变为另一幅经过加工的）将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，图像，是图像到图像的过程是图像到图像的过程。2 2）将一幅图像转化为一种非图像的）将一幅图像转化为一种非图像的表示，表示，如一个决策如一个决策等。等。五、数字图像处理系统概要对象物对象物光光光源光源摄像单元摄像单元A/DA/D转换转换单元单元图像存图像存储单元储单元计算机计算机1.1.照明方式照明方式摄像单元摄像单元对象物对象物光源光源背光照明摄像单元摄像单元对象物对象物光源光源正面照明摄像单元摄像单元对象物对象物光源光源斜射照明2.2.摄像单元摄
12、像单元CCDCCD图像（光电）传感器图像（光电）传感器 工作原理是：将光能量转换为电荷，并工作原理是：将光能量转换为电荷，并将转换得到的电荷进行存储。将转换得到的电荷进行存储。CCDCCD传感器分为线阵式和阵列式两种，具有传感器分为线阵式和阵列式两种，具有代表性的产品分别有扫描仪和数码相机。代表性的产品分别有扫描仪和数码相机。目前的图像传感器分为目前的图像传感器分为CCDCCD（电荷耦合器件）和（电荷耦合器件）和CMOSCMOS（互补型金属氧化物半导体）两种。赞成（互补型金属氧化物半导体）两种。赞成CCDCCD芯片芯片的主要论据是这种芯片比的主要论据是这种芯片比CMOSCMOS更灵敏，因此可在
13、昏暗的更灵敏，因此可在昏暗的光线下照出较好的相片。用光线下照出较好的相片。用CCDCCD芯片的相机照出的相片芯片的相机照出的相片也比也比CMOSCMOS清楚，使用清楚，使用COMSCOMS芯片有时会有芯片有时会有“噪声噪声“问问题题图像上有些缺点。图像上有些缺点。但从另一方面讲，但从另一方面讲，CMOSCMOS芯片的成本较低，在这里节芯片的成本较低，在这里节省的费用可转化为更低的相机价格。此外，省的费用可转化为更低的相机价格。此外，CMOSCMOS芯片比芯片比CCDCCD芯片吸收的能量少，所以芯片吸收的能量少，所以CMOSCMOS芯片的相机换一次电芯片的相机换一次电池可使用更长的时间。出于图像
14、质量的考虑，目前大多池可使用更长的时间。出于图像质量的考虑，目前大多数数码相机使用数数码相机使用CCDCCD技术。但手机上多采用技术。但手机上多采用CMOSCMOS芯片。芯片。六、图像通信六、图像通信图像通信系统框图：图像通信系统框图：图像信息源信源编码信道编码调制器 信道信道解调器信道解码信源 解码显示 图像噪声图像通信图像通信数字图像传输的优点：1）可以多次中继而不致引起噪声的严重积累。2）有利于采用压缩编码技术。3）可采用数字通信中的抗干扰编码技术。4）易于实现保密通信。5）易于计算机联网，便于综合业务的应用。作 业（共2题）1.1.看一段视频游戏，或是一段电视新闻看一段视频游戏，或是一
15、段电视新闻节目，写一篇短文来叙述数字图像技节目，写一篇短文来叙述数字图像技术如何应用于产生特殊视觉效果。术如何应用于产生特殊视觉效果。2.2.请结合本次课程所举示例，谈谈你对请结合本次课程所举示例，谈谈你对数字图像处理的感性认识。数字图像处理的感性认识。96级学生的毕业设计图、画 二维条码数学函数图像 分形（艺术）图数学函数图像 分形（仿真）图数字图像处理操作示意图数字图像处理操作示意图这是一这是一辆敞车辆敞车这是一这是一辆罐车辆罐车图像的数字化示意图 采样图像的数字化示意图 量化图像压缩编码示例图像压缩编码示例 真彩图真彩图 6464色图色图 1616色图色图256256*256256*3=196.6K 2563=196.6K 256*256256*6/8+64=49.2K 6/8+64=49.2K 混合编码混合编码=3.15K=3.15K 图像隐藏示例图像隐藏示例
